KR101919084B1 - 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널을 뚫을 때 상·하 크라운부 비탈면 또는 사면을 보강하기 위하여 설치되는 그라우팅 주입장치 및 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 특히, 주입관이 삽입된 중공관의 한 부분을 고무 재질의 밀폐 패킹으로 밀폐하여 동시주입장치의 사용이 쉽고 제작 시간을 단축할 수 있어 생산성이 향상할 수 있으며, 중공관의 내부 또는 외부에 일정한 간격으로 패커를 형성하여 천공홀과 중공관의 사이 공간을 밀폐할 수 있어 주변 지반에 대하여 위치별로 설정된 압력으로 동시주입장치를 이용하여 그라우팅할 수 있으며, 강관 다단 주입할 때 굴착면으로부터 상방향으로 설치해야 하기에 중공관 내부 패커를 이용하여 그라우팅 주입하고 패커를 이동할 때에 중공관 내부 그라우팅 주입 약액이 역류하는 것을 방지하기에 기존 강관 다단 그라우팅을 실시하는 것보다 한층 개선되고, 공극 및 역류가 발생하지 않기에 그라우팅 효과와 안정적 시공성을 보장할 수 있는 강관 그라우팅 동시주입장치를 사용함으로써 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것이다.

Description

이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치{Simultaneous Injection System of Steel Pipe Grouting with Double Packers}

본 발명은 터널을 뚫을 때 상·하 크라운부 비탈면 또는 사면을 보강하기 위하여 설치되는 그라우팅 주입장치에 관한 것으로서, 특히, 주입관이 삽입된 중공관의 한 부분을 고무 재질의 밀폐 패킹으로 밀폐하여 동시주입장치의 사용이 쉽고 제작 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상할 수 있으며, 중공관의 내부 또는 외부에 일정한 간격으로 패커를 형성하여 천공홀과 중공관의 사이 공간을 밀폐할 수 있어 주변 지반에 대하여 위치별로 설정된 압력으로 동시주입장치를 이용하여 그라우팅을 할 수 있으며, 강관 다단을 주입할 때 굴착면으로부터 상방향으로 설치해야 하기에 중공관 내부 패커를 이용하여 그라우팅 주입하고 패커를 이동할 때에 중공관 내부 그라우팅 주입 약액이 역류하는 것을 방지할 수 있어 기존 강관 다단 그라우팅하는 것보다 한층 개선된 형태의 공극 및 역류가 발생하지 않기에 그라우팅 효과와 안정적 시공성을 보장할 수 있는 강관 그라우팅 동시주입장치를 사용함으로써 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로 토목현장에서 연약지반의 보강과 차수를 위해 다양한 종류의 약액 주입공법이 사용되고 있으며 주로 시멘트 그라우트 양액 또는 우레탄계열의 약액이 사용된다.

이 중에서 시멘트 그라우트를 사용 약액으로 하는 시멘트그라우팅공법은 사용 약액의 특성상 시공상의 편리함과 사용 약액이 저렴하므로 연약지반보강 및 차수 목적으로 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 그라우팅 공법의 일 실시예로 본 출원인에 의하여 선 등록된 실용신안 제20-0482898호(등록일: 2017년 03월 08일) 이중관 우레탄 약액 그라우팅 주입장치는,

관 형태로 표면에 복수 개의 주입 분사 밸브(11)가 형성된 외관(10);

상기 외관(10)의 내부에 삽입되며 일측이 구형태로 밀폐되는 내관(20);

상기 내관(20)의 타측에 선두관 단턱부(211)가 끼워져 용접되며 가장자리 부분에 외관(10)의 선두관(13)에 용접되어 외관(10)과 내관(20) 사이 공간을 유지한 상태로 연결하는 선두관 고정판(21);

상기 외관(10)의 후미관(14)에 가장자리의 주입구 단턱(32)이 끼움된 상태로 용접되어 외관(10) 내부를 밀폐하며, 중앙부분에 약액파이프(33)가 조립되는 나사공(31)이 형성된 주입구판(30);

상기 주입구판(30)의 나사공(31) 내측에 일측의 연결관(342)이 체결되며 타측에 연결관(342)을 통하여 유입되는 약액을 외관(10)과 내관(20) 사이 공간으로 안내하는 복수 개의 안내호스(341)로 이루어진 분기안내부(34);

상기 외관(10)과 내관(20) 사이 간격을 유지하기 위하여 내관(20)의 외면에 부분적인 나선형태를 갖는 돌기(42)로 구성된 복수 개의 간격유지수단(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 종래기술로 특허등록 제10-1528524호(등록일: 2015년 06월 08일)가압식 이중 패커를 가진 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법은,땅속의 천공홀에 삽입되는 그라우트관(100)과, 상기 그라우트관(100)의 내부에 삽입되어 그라우트재(G)를 천공홀 및 그 주변의 토사에 분사시키는 그라우트재 분사관(200)과, 상기 그라우트관(100)의 외면에 설치되어 천공홀의 일부를 구획시켜 밀폐된 다수 개의 격실(R)을 형성시키는 다수 개의 외부패커(150)와, 상기 그라우트관(100)의 내부에 위치하면서 외부패커(150)에 팽창재(P)를 주입시키기 위한 팽창재(P) 주입공간을 형성시키는 내부패커유닛(500)을 포함하되, 상기 내부패커유닛(500)은 패커분사홀(533)이 구비된 패커분사관(530)과, 상기 패커분사관(530)을 사이에 둔 제1, 2내부패커체(510,520)로 이루어지고,

상기 내부패커체(510,520)는, 일정한 부피를 유지하면서 수평가압장치(400)에 의해 외경이 확장 또는 수축될 수 있도록 유연한 부피체로 구성되는 내부패커(515)가 하나 이상으로 이루어지되, 상기 수평가압장치(400)는 그라우트재 분사관(200)을 감싸도록 위치하면서 유체(Q)를 공급 또는 회수하는 실린더 가압관(410)과, 상기 실린더 가압관(410)의 선단부를 내부에 포함하도록 위치하되 유체(Q)의 공급 및 회수에 의해 전후방으로 이동하는 실린더(420)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

종래 강관 그라우팅 동시주입장치는 생산공장에서 중공관의 내부에 주입관을 삽입하여 밀폐한 상태로 현장에 공급되지만 직천공 그라우팅 작업시 종공관의 내부에 주입관을 작업현장에서 삽입하여 중공관과 주입관의 일측을 연결된 상태로 주입관이 압력에 밀리지 않도록 용접을 실시하는바 이는 용접 구조상 안정성이 문제되며 공장에서도 중공관과 주입관의 일측을 연결된 상태로 밀폐하기 위하여 용접을 할때 제작시간이 지연되어 생산성이 저하되는 문제점이 발생하였다.

특히, 중공관 내부 주입관 삽입한 후 협소한 작업현장에 의하여 제대로 밀봉되지 않을 수 있기에 약액을 주입하는 경우 외부로 약액이 노출되어 원하는 압력으로 약액을 주입하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 약액을 천공홀에 단계별로 주입하는 과정에서 천공홀이 구획되지 못하여 약액의 주입재가 제대로 메우지 못하여 그라우팅 효과가 저하되는 문제점이 발생하였다.

등록실용신안공보 제20-0482898호(등록일:2017년 03월08일) "이중관 우레탄 약액 그라우팅 주입장치" 등록특허공보 제10-1084646(등록일: 2011년 11월 11일) "착탈식 연장 강관구조 및 이를 이용한 그라우팅 공법" 등록특허공보 제10-1030686호(등록일: 2011년 04월 15일)"패커와 유자형 주입관으로 이루어진 동시주입장치를 이용한 동시주입공법" 등록특허공보 제10-0605562호(등록일: 2006년 07월 20일) "멀티 그라우팅 주입장치" 등록특허공보 제10-0751497호(등록일: 2007년 08월 16일) "신 강관 동시주입 그라우팅장치 제작방법" 등록특허공보 제10-1203316호(등록일: 2012년 11월 14일) "역류방지부재가 구비된 가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법" 등록실용신안공보 제20-0459300호(등록일: 2012년 03월 09일) "그라우팅 주입장치" 등록특허공보 제10-1528524호(등록일: 2015년 06월 08일) "가압식 이중 패커를 가진 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법" 등록특허공보 제10-1070072호(등록일: 2011년 09월 27일) "이중 패커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치와 이의 시공방법"

본 발명은 상기 와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 강관 그라우팅 동시주입장치의 주입관과 중공관이 설치현장에서 다양한 결합형태로 결합이 이루어질 수 있도록 제공함으로써 협소한 설치현장에서도 강관 그라우팅 동시주입장치의 취급이 쉽고 주입관을 중공관 내부에 삽입하여 사용하는 과정에서도 중공관의 입구를 완전히 밀폐할 수 있으며 생산공장의 생산성 향상을 기대할 수 있는 개선된 형태의 강관 그라우팅 동시주입장치를 제공하는 데 있다.

또한, 천공홀의 내면과 강관 그라우팅 동시주입장치의 중공관 내면 사이 공간을 고무판 또는 패커 천으로 구획하여 밀폐한 상태에서 약액을 구획된 공간별로 주입할 수 있어 천공홀 주변 지반조건이 균일하지 않더라도 효과적으로 그라우팅 할 수 있는 강관 그라우팅 동시주입장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적으로는 천공홀 바닥에 중공관이 직접 닿게 되면 천공홀 하부 쪽에 그라우팅 효과는 상부나 측면부보다 지반 보강 효과를 감소시키는 원인이 되며, 천공홀 내면과 중공관 외면 사이 공간을 패커 천으로 구획하여 다단으로 그라우팅 시공할 때 Seal 재를 사용하지 않을 수 있어 경제성과 시공성을 높이는 효과로 상기 와 같은 목적을 갖는 강관 그라우팅 동시주입장치를 이용한 개선된 형태의 그라우팅 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기 와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로써, 표면에 주입 분사 밸브(11)가 삽입된 여러 개의 배출공(12)이 형성되며 한 부분에 입구부(13)와 다른 쪽이 밀폐된 원통 형상의 중공관(10);

상기 중공관(10)의 내부에 고무판(212)의 양측에 금속재의 구획판(211)으로 구성된 여러 개의 구획수단(21)을 일정 간격으로 용접하여 일체화된 길이가 서로 다른 하나 이상의 주입관(20);

상기 중공관(10)의 입구부(13)에 억지 끼움하여 폐쇄하며 내측에 복수 개의 관통공(31)과 외측에 경사면(34)을 갖는 밀폐 패킹(32)과, 밀폐 패킹(32)의 후방에 밀착되는 마감링(33)으로 구성된 밀폐수단(30)을 포함하며,

여기서, 상기 주입관(20)을 중공관(10) 내부에 삽입한 상태에서 중공관(10)의 입구부(13)에 밀폐수단(30)의 밀폐 패킹(32)과 마감 링(33)을 차례대로 억지 삽입하고 체결하여 사용현장에 맞게 조립을 완료함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 중공관(10) 입구부(13)의 내부로 끼우는 마감 링(33)은 용접(35 참조)에 의하여 빠짐이 방지됨을 특징으로 한다.

상기 중공관(10)의 외면을 감싸며 일정 간격으로 복수 개 형성되는 패커 천(47)과 상기 패커 천(47)를 관통하며 패커 천(47) 내부에 약액을 주입하는 주입공(421)이 형성된 제1공급관(42) 및 상기 패커 천(47)의 양측을 조이는 고정고무밴드(46)로 구성된 패커부(40)을 더 포함하며,

여기서, 패커부(40)의 패커 천(47)을 팽창시켜 천공홀 주변 지반조건이 균일하지 않더라도 복수 개의 패커 천을 팽창시켜 천공홀을 구획하고 각 공간으로 지반조건에 맞는 압력으로 동시에 약액을 주입함을 특징으로 한다.

시공방법으로, 땅속을 보강하기 위하여 그라우팅을 시공함에 있어서,

땅속에 천공홀을 형성하는 단계;

표면에 주입 분사 밸브(11)가 삽입된 여러 개의 배출공(12)이 형성되며 한 부분에 입구부(13)와 다른 쪽이 밀폐된 원통 형상의 중공관(10)을 지반의 천공홀에 삽입하는 단계;

상기 중공관(10)의 내부에 고무판(212)의 양측에 금속재의 구획판(211)으로 구성된 여러 개의 구획수단(21)을 일정 간격으로 용접하여 일체화된 길이가 서로 다른 하나 이상의 주입관(20)을 삽입하는 단계;

상기 중공관(10)의 입구부(13)를 통하여 노출된 주입관(20)의 끝부분에 밀폐 패킹(32)의 관통공(31)을 삽입하고 경사면(34)을 입구부(13)의 내면에 밀착시킨 상태에서 마감 링(33)을 끼우는 밀폐수단(30) 설치단계;

상기 밀폐수단(30)을 입구부(13)의 내부로 억지 끼움하여 중공관(10)을 밀폐하고 외부의 연결 부분을 용접(35 참조) 또는 볼트로 체결하여 밀폐상태를 유지하는 동시주입장치 설치단계;

노출된 주입관을 통하여 약액을 주입하여 천공홀 내부를 그라우팅하는 시공단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 그라우팅 동시주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 따라 달성될 수 있다.

상기 중공관(10)의 외면에 일정 간격으로 고정 밀착되며 원통 형상의 신축성을 갖는 패커 천(47)과, 패커 천(47)의 양측을 중공관(10)의 외면에 밀착 고정하는 체결밴드(43)와, 상기 패커 천(47)의 내부에 끼워져 내부에 약액을 주입하는 주입공(421)이 형성된 제1공급관(42) 및 상기 패커 천(47)의 양측을 고정하는 고정고무밴드(46)로 이루어진 패커부(40)를 더 포함하며,

여기서, 상기 주입공(421)을 통하여 패커 천(47) 내부로 약액을 공급하여 패커 천(47)을 팽창시켜 천공홀을 구획 밀폐하고 각 구획공간으로 주입관(20)을 통하여 약액을 주입하여 동일 또는 설정된 압력으로 약액을 동시 주입함을 특징으로 한다.

다른 실시예의 시공방법으로, 땅속을 보강하기 위하여 그라우팅을 시공함에 있어서,

땅속에 중공관(10)이 형성된 직천공을 형성하는 단계;

상기 중공관(10)의 내부에 길이가 서로 다른 복수 개의 주입관(20)을 삽입하되, 상기 주입관(20) 외주면에 원통 형상의 신축성을 갖는 패커 천(47)과 상기 패커 천(47)의 양측을 고정하는 테이프 작업(443) 및 상기 패커 천(47)의 내부에 끼워져 패커 천(47) 내부에 약액을 주입하는 주입공(421)이 형성된 제2공급관(44)으로 구성된 패커부(40)를 일체로 형성하는 단계;

상기 중공관(10)의 입구부(13)를 통하여 노출된 주입관(20)의 끝부분에 밀폐 패킹(32)의 관통공(31)을 삽입하고 경사면(34)을 입구부(13)의 내면에 밀착시킨 상태에서 마감링(33)을 끼우는 밀폐수단(30) 설치단계;

상기 밀폐수단(30)을 입구부(13)의 내부로 억지 끼움하여 중공관(10)을 밀폐하고 외부의 연결 부분을 용접 또는 볼트로 체결하여 밀폐상태를 유지하는 동시주입장치 설치단계;

노출된 주입관을 통하여 약액을 주입하여 천공홀 내부를 그라우팅하는 시공단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 그라우팅 동시주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 따라 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법은 동시주입장치를 구성하는 중공관과 상기 중공관의 내부에 삽입되는 복수 개의 주입관 끝부분에 밀폐 패킹을 삽입하고 중공관 입구부에 마감링을 용접 또는 중공관 입구부에 볼트체결 등의 다양한 방법으로 삽입부분을 완전 밀폐할 수 있어 견고한 밀폐력은 유지하면서도 동시주입장치의 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있음과 더불어 직천공 강관 동시주입장치를 취약한 설치환경에서도 시공하는데, 입구부를 용접하지 않고 억지 끼움방식으로 작업자가 안정적으로 동시주입장치를 취급할 수 있어 작업성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 천공홀의 내면과 강관 그라우팅 동시주입장치의 중공관 외면사이공간을 패커 천으로 구획하여 밀폐한 상태에서 약액을 구획된 공간별로 주입할 수 있어 천공홀 주변 지반조건이 균일하지 않더라도 복수 개의 패커 천을 이용하여 천공홀을 구획하고 각 공간으로 동일 또는 다른 압력으로 동시에 그라우팅 작업을 수행할 수 있어 그라우팅 효과를 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 밀폐 패킹 부분의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 밀폐 패킹의 다른 실시예의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치를 천공홀에 삽입한 상태의 부분 단면도이다.
도 6은 도5 A 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치를 직천공 형태의 강관에 설치한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7 A 부분의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치의 사시도로써 외부에 패커부가 형성된 상태의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 외부의 패커부가 천공홀에 삽입된 상태의 측면도이다.
도 11은 도 9의 b 부분의 확대도로서 패커부가 확장되기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장된 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 직천공 형태의 다른 실시예의 강관과 주입관이 분리된 상태의 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 직천공 형태의 다른 실시예의 강관과 주입관이 결합한 상태의 사시도이다.
도 15는 도 13의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장되기 전 상태를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 14의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장된 상태를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 9의 C 부분 확대도로서 제1공급관이 삽입되는 구멍을 갖는 고정고무밴드 부분의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖춘 자들이 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

첨부된 도면 중 도 1은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 밀폐 패킹 부분의 분해 사시도이며, 도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 밀폐 패킹의 다른 실시예의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치를 천공홀에 삽입한 상태의 부분 단면도이며, 도 6은 도5의 A 부분의 확대도이고, 도 7은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치를 직천공 형태의 강관에 설치한 상태를 나타낸 단면도이며, 도 8은 도 7의 A 부분의 확대도이고, 도 9는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치의 사시도로써 외부에 패커부가 형성된 상태의 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 외부의 패커부가 천공홀에 삽입된 상태의 측면도이고, 도 11은 도 10의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장되기 전의 상태를 나타낸 도면이며, 도 12는 도 9의 b부분의 확대도로서 패커부가 확장된 상태를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 직천공 형태의 다른 실시예의 강관과 주입관이 분리된 상태의 분해 사시도이며, 도 14는 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치 중 직천공 형태의 다른실시예의 강관과 주입관이 결합한 상태의 사시도이고, 도 15는 도 13의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장되기전 상태를 나타낸 도면이며, 도 16은 도 14의 B 부분의 확대도로서 패커부가 확장된 상태를 나타낸 도면이고, 도 17은 도 9의 C 부분 확대도로서 제1공급관이 삽입되는 구멍을 갖는 고정고무밴드 부분의 확대 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치(이하, "주입장치"라 한다.)(100)는 한 부분에 입구부(13)가 형성되고 다른 쪽이 밀폐되며 길이 방향으로 주입 분사 밸브(11)가 조립되는 복수 개의 배출공(12)이 형성된 중공관(10)과, 상기 중공관(10)의 내부에 한쪽 끝부분이 서로 일정 간격 떨어지는 형태로 삽입된 상태에서 복수 개의 구획수단(21)으로 고정되는 복수 개의 주입관(20)과, 상기 중공관(10)의 입구부(13)에 끼워져 중공관(10)의 내부를 밀폐하는 밀폐수단(30) 및 상기 중공관(10)의 외면에 일정 간격으로 설치되는 패커부(40)로 구성된다.

상기 중공관(10)은 내부가 비어있는 원통 형상의 관체 한 부분에 개방된 입구부(13)가 형성되고 다른 쪽이 쇄기형태로 밀폐되며, 표면에 주입 분사 밸브(11)가 끼움되는 복수 개의 배출공(12)이 일체로 형성된다.

상기 주입관(20)은 여러 개가 서로 다른 길이로 형성되며 표면에 일정 간격으로 구획수단(21)이 주입관(20) 표면에 용접 고정된다.

또한, 작업현장 및 지반조건에 따라 상기 주입관(20)의 각 길이는 중공관(10)의 등분수에 따라 조절될 수 있다.

특히, 강관다단 그라우팅 작업 및 강관 그라우팅 동시주입 그라우팅 작업은 기본적으로 중공관(10)을 4등분하고 주입관(20)을 4개 형성하는 경우가 일반적이며 각 주입관(20) 끝부분이 중공관(10)의 등분된 부분에 위치되도록 하고 구획수단(21)에 의하여 등분된 범위를 밀폐함으로써 각 구획범위를 같게 형성할 수 있도록 한다.

이는, 앞으로 주입관(20)을 통하여 주입액이 구획공간(a)에 주입되는 경우 배출공(12)을 통하여 배출되는 약액이 같은 압력으로 배출될 수 있게 하기 위함이다.

상기 구획수단(21)은 상기 주입관(20)에 용접 고정되는 한 쌍의 구획판(211)과 상기 구획판(211) 사이에 형성되는 고무판(212)으로 구성된다.

예를 들어, 중공관(10)을 3등분하고 주입관(20)을 3개 형성하는 경우 각 주입관(20) 끝부분이 중공관(10)의 등분된 부분에 위치되도록 하고 구획수단(21)에 의하여 등분된 범위를 밀폐함으로써 각 구획범위를 같게 형성 할 수 있도록 한다.

상기 와 같이 주입관(20)에 구획수단(21)을 용접하여 일체화함으로써 주입관(20)이 중공관(10) 내부로 삽입되는 과정에서 움직임을 방지하여 같은 구획공간(a)을 유지할 수 있는 특징이 있다.

상기 밀폐수단(30)은 상기 중공관(10)의 입구부(13)를 밀폐하는 구성으로써 신축성을 갖는 고무 재질로 형성되며 외측에 일측으로 좁아지는 경사면(34)과 내부에 하나 또는 복수 개의 관통공(31)이 형성된 밀폐 패킹(32)과 금속 재질의 마감링(33)으로 구성된다.

즉, 주입장치를 설치하는 작업현장에서 중공관(10)을 천공홀에 삽입 후 주입관(20)을 중공관(10)의 내부에 삽입한 상태에서 외부로 노출된 주입관(20)을 밀폐 패킹(32)의 관통공(31)에 끼움하고 입구부(13)에 경사면(34)의 일부가 삽입되게 위치한 상태에서 마감링(33)을 입구부(13)의 내부로 강제삽입하여 실질적으로 밀폐 패킹(32)이 변형되며 입구부(13)를 통하여 중공관(10) 내부로 삽입된다. 상기 경사면(34)이 상기 중공관(10)의 내면에 밀착되도록 체결될 수 있다.

또한, 상기 밀폐 패킹(32)은 삽입되는 과정에서 변형되며 관통공(31)이 주입관(20)의 외면을 가압하고 외부측이 중공관(10)의 내면을 가압하여 실질적으로 견고하게 중공관(10) 내부를 밀폐한다.

또한, 상기 입구부(13)에 삽입된 마감링(33)은 외부로 노출된 부분을 도 6 또는 도 8에 도시한 바와 같이 용접(35 참조)이나 볼트형태로 중공관(10)과 일체로 형성하여 강한 약액의 주입압력에 의하여 밀폐 패킹(32)이 빠지는 것을 방지하도록 한다.

또한, 상기 밀폐 패킹(32)에 형성된 관통공(31)은 중공관(10) 내부로 삽입되는 주입관(20)의 개수에 따라서 하나 또는 복수 개가 형성될 수 있다.

상기 패커부(40)는 도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같이 중공관(10)의 외면에 일정 간격으로 복수 개 형성되는 패커 천(47)과 상기 패커 천(47)를 연결하며 패커 천(47)의 내부로 약액을 주입하는 주입공(421)이 형성된 제1공급관(42) 및 고정고무밴드(46)로 구성된다.

또한, 상기 패커 천(47)이 설치되는 위치는 중공관(10)의 내부에 형성된 구획수단(21)이 설치된 위치와 동일 선상에 설치함이 바람직하다.

한편, 상기 패커 천(47)의 외주면으로는 신축된 패커 천(47)이 천공홀의 내면에 쏠리어 손상됨을 방지할 수 있도록 보호천(미도시)를 형성하여 패커 천(47)의 손상을 방지할 수 있도록 한다.

상기 와 같은 패커부(40)의 구성을 통하여 천공홀의 내면과 중공관(10) 외면 사이 공간을 패커 천(47)으로 구획하고 패커 천(47)을 팽창시켜 천공홀을 구획하고 구획된 공간별로 약액을 주입할 수 있어 천공홀 주변 지반조건이 균일하지 않더라도 복수 개의 패커 천을 이용하여 천공홀을 구획하고 각 공간으로 지반조건에 맞는 압력으로 동시에 그라우팅 작업을 수행할 수 있어 그라우팅 효과를 극대화 할 수 있는 특징이 있다.

또한, 도 17은 도 9의 C 부분의 확대 단면도로써 도시한 바와 같이 상기 고정고무밴드(46)의 한 부분에는 제1공급관(42)이 관통되는 구멍(461)을 형성하여 패커 천(47)이 중공관(10)의 외면에 밀착 고정된 상태는 유지하면서 제1공급관(42)을 통한 약액의 원활한 공급을 보장한다.

한편, 도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 강관 그라우팅 동시주입장치의 다른 실시예로써 직천공에 설치를 위한 형태를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 주입장치의 삽입이 어려운 협소한 작업현장의 경우 가교화 폴리에틸렌관(KS M 3357, CROSS-LINKED POLYETHYLENE PIPE, 통상적으로 '엑셀 파이프'이라 함)과 같이 휘어지는 파이프 여러 가닥을 이용하여 주입관(20)과 복수 개의 주입공(421)이 형성된 제2공급관(44)을 구성하며 그 외측에 일정 간격으로 양측이 테이프(43)로 고정되는 패커부(40)를 설치한 상태로 중공관(10) 내부로 삽입하고 중공관(10)의 입구를 밀폐수단(30)으로 밀폐하여 제2공급관(44)에 일정한 간격으로 패커 천(47)을 사용하여 패커부(40)를 형성된 구획공간에 우선 그라우트 작업을 하여 패커 천(47)을 부풀어 오르게 한 다음 설정된 압력으로 그라우팅 작업을 수행한다.

즉, 상기 와 같이 구성된 본 발명에 따른 직천공 형태의 그라우팅 동시주입장치는 직천공 형태로 천공홀 작업완료 후, 삽입된 중공관(10) 내부로 복수 개의 주입관(20)을 삽입하고 약액을 주입하는 과정에서 주입관(20)에 일정 간격으로 떨어지게 형성된 복수 개의 패커부(40)에 의하여 각 주입관(20)을 통하여 토출되는 약액이 패커부(40)에 의하여 약제가 구획된 구획공간(a)에 설정된 압력으로 토출되어 그라우팅 작업을 수행한다.

즉, 상기 직천공 형태의 그라우팅 동시주입장치는 도시한 바와 같이 주입장치의 주입관(20)이 삽입되는 과정에서는 패커부(40)가 팽창되지 않고 주입관(20)의 외면에 밀착된 형태가 유지된 상태로 중공관(10)으로 삽입됨으로써 주입관(20)이 중공관(10)에 걸림 없이 안정적으로 삽입을 보장한다.

한편, 상기 와 같이 직천공 형태에 의하여 중공관(10)이 천공홀에 삽입된 상태에서 그 내부에 주입관(20)을 삽입하여 그라우팅 작업을 준비한다.

이때, 제2공급관(44)에 약액을 주입하여 약액이 주입공(421)을 통하여 패커 천(47) 내부로 유입되어 패커 천(47)을 팽창시켜 패커 천의 외면이 중공관(10)의 내면에 강한 압력으로 밀착하여 중공관(10) 내부공간을 구획한다.

상기 와 같이 패커부(40)가 팽창되며 중공관(10)을 구획한 상태에서 각 구획공간(a)에 설정된 압력으로 주입관(20)을 통하여 약액을 주입하여 구획공간에 약액을 충진하고 경화시킴으로써 차수 및 지반을 강화한다.

즉, 팩커부(40)의 변형되는 형태를 도 15 내지 도 16을 참조하여 구체적으로 설명하면, 천공 작업완료후 중공관(10)에 패커부(40)에 의하여 부분적으로 감싸진 복수개의 주입관(20)과 제2공급관(44)를 삽입하고 중공관(10)의 입구부(13)를 앞서 설명한 밀폐수단(30)을 통하여 밀폐하여 약액의 주입을 준비한다.

상기 와 같이 중공관(10) 내부로 주입관(20)을 삽입한 상태에서 먼저, 제2공급관(44)에 약액을 주입하면 제2공급관(44)에 형성된 주입공(421)을 통하여 약액이 팩커부(40) 내부로 주입되며 패커 천(47)을 평창시켜 패커 천(47)의 외주면이 중공관(10)의 내면을 가압하여 중공관(10)의 내부공간을 구획한다.

상기 와 같이 패커부(40)를 통하여 중공관(10) 내부를 일정 간격으로 구획 형성한 상태에서 각 주입관(20)을 통하여 약재를 주입함으로써 구획구간에 설정된 압력으로 안정적으로 토출된다.

한편, 강관 그라우팅 작업시 천공을 작업 완료 후 상기 와 같이 중공관 내부에 동시주입장치를 설치하지 않고 주입 패커 천을 이용하여 다단주입하는 방법에도 중공관 외부에 이중 패커가 구비된 형태로 구획공간을 만들어 패커부(40)가 팽창되어 천공홀을 구획한 상태에서 각 구획공간에 설정된 압력으로 제1공급관(42)을 통하여 약액을 주입하여 구획구간에 약액을 충진하고 중공관 내부에 설치한 다단주입공법인 패커 천을 이용하여 다단주입함으로써, 시공할 때, Seal 재의 사용이 불필요하여 경제성 및 시공성을 높이는 특징이 있다.

상기 와 같이 구성된 본 발명에 따른 주입장치를 중공관에 삽입하고 노즐(미도시)을 통하여 배합 플랜트(미도시)와 연결한 상태에서 주입 펌프(미도시)를 동작시켜 약재를 주입관(20)으로 주입하면, 약재는 각 구획공간으로 주입되고 각 구획공간에 주입된 약재는 설정된 압력으로 배출공(12)에 형성된 주입 분사 밸브(11)를 통하여 구획공간으로 동시에 배출됨으로서 전체적인 그라우팅을 한 번에 실시하게 되므로 시공단계가 단순해지고, 천공 깊이에 따라 지반조건이 다른 문제점을 각 패커부에 의하여 구획된 구획공간으로 각기 다른 압력으로 약액을 주입함으로써 주변 지반을 보다 효과적으로 그라우팅을 시켜 지반을 강화하는 특징이 있다.

또한, 즉, 주입장치를 설치하는 작업현장에서 주입관(20)을 중공관(10)의 내부에 삽입한 상태에서 중공관(10)의 입구부(13)을 밀폐 패킹(32)과 마감링(33)을 삽입하고 용접이나 볼트형태로 주입관(20)을 중공관(10)과 일체로 형성하여 강한 약액의 주입압력에 의하여 약액이 입구부측으로 노출되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 갖춘 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.

10: 중공관 11: 주입 분사 밸브
12: 배출공 13: 입구부
20: 주입관 21: 구획수단
211: 구획판 212: 고무판
30: 밀폐수단 31: 관통공
32: 밀폐 패킹 33: 마감링
34: 경사면 35: 용접 부분
40: 패커부 41: 패커 천
42: 제1공급관 43: 체결밴드
44: 제2공급관 45: 패킹
46: 고무고정밴드 47: 패커 천
42: 분사공 443: 테이프 작업
451: 구멍 461: 구멍

Claims (6)

1. 표면에 주입 분사 밸브(11)가 삽입된 여러 개의 배출공(12)이 형성되며 한 부분에 입구부(13)와 다른 쪽이 밀폐된 원통 형상의 중공관(10);
   상기 중공관(10)의 내부에 고무판(212)의 양측에 금속재의 구획판(211)으로 구성된 여러 개의 구획수단(21)을 일정 간격으로 용접하여 일체화된 길이가 서로 다른 하나 이상의 주입관(20);
   상기 중공관(10)의 입구부(13)에 억지 끼움하여 폐쇄하며 내측에 복수 개의 관통공(31)과 외측에 경사면(34)을 갖고 신축성을 갖는 고무 재질로 형성되는 밀폐 패킹(32)과, 상기 밀폐 패킹(32)의 후방에 밀착되는 마감링(33)으로 구성된 밀폐수단(30);을 포함하며,
   상기 주입관(20)을 상기 중공관(10)의 내부에 삽입한 상태에서 상기 입구부(13)에 상기 밀폐 패킹(32)과 상기 마감링(33)을 차례대로 억지 삽입하고 상기 경사면(34)이 상기 중공관(10)의 내면에 밀착되도록 체결하여 사용현장에 맞게 조립을 완료하는 것을 포함하고,
   상기 마감링(33)은 상기 입구부(13)와 용접하되 용접은 상기 마감링(33)의 전체 둘레 중에 일부만 용접(35 참조)되어 상기 밀폐 패킹(32)의 빠짐이 방지되는 것을 포함하며,
   상기 중공관(10)의 외면을 감싸며 일정 간격으로 복수 개 형성되는 패커 천(47);
   상기 패커 천(47)을 관통하며 상기 패커 천(47)의 내부에 약액을 주입하도록 주입공(421)이 형성된 제1공급관(42); 및
   상기 패커 천(47)의 양쪽을 조이는 고정고무밴드(46)로 구성된 패커부(40);를 더 포함하고,
   상기 패커 천(47)을 팽창시켜 천공홀 주변 지반조건이 균일하지 않더라도 복수의 패커 천을 팽창시켜 천공홀을 다수의 공간으로 구획하고 각 공간으로 지반조건에 맞는 압력으로 동시에 약액을 주입하는 것
   을 포함하는 이중 패커가 구비된 강관 그라우팅 동시주입장치.
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